《材料延寿与可持续发展》系列丛书，作为国家出版基金资助的项目，经过三年的努力，已经出版19本，原计划还将出版11本，尽力不超过，作为总主编，我们应《腐蚀防护之友》杂志之约，写个“序跋”用以表达本“系列丛书”之思考、设想和出版。感谢该杂志计划陆续介绍各册专著之编写思路和内容，以飨读者，以促进各个行业的设计师、制造和使用工程师了解并使用这套丛书，提高其产品使用的可靠性、安全性、经济性和耐久性。

 

　　文| 李金桂 中航工业北京航空材料研究院 张启富 中国钢研科技集团有限公司
 

 

　　2010 年我国科技最高奖获得者师昌绪先生在《材料延寿与可持续发展》系列丛书“总序言”指出：在“可持续发展”战略中， 材料是关键，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类社会进步的标志和里程碑，是社会不断进步的先导、是可持续发展的支柱。如果不断发现新矿藏、不断研究出新材料、不断延长材料的使用寿命、不断实施材料的再制造、再循环、再利用，那么这根支柱是牢靠的、坚强的、是能够维护人类可持续发展的！这段名言表达了“材料”的巨大作用，“材料延寿”与国家可持续发展的紧密关系。在人类发展过程中，材料成为里程碑来划定人类的进步（见图1）；材料成为满足人类需求、在促进社会发展方面， 做出了重大贡献（见图2），材料的作用是通过“制造”成为人类必须的用品，满足了人类的需求，促进了社会发展才能表现出来（见图3）。
 

图1 材料推动人类社会的进步，见证了时代变迁



图2 材料的作用、贡献和推动力



图3 “材料”通过“制造”表达出来的贡献
 

　　“制品”遭遇环境作用

 

　　材料制造成制品投入使用的过程中，经历特种加工、机械加工、装配、储存、运输、使用、维护维修，要遭遇一系列环境的作用， 可以归结为三类：A 制造过程中的加工环境作用；B 使用过程中的自然环境作用；C 使用过程中的运行环境作用。例如，一架飞机两年制造、二十年使用、飞行两万小时，这其中的过程，所经历的环境及其所发生的作用，可能产生的影响、造成的危害，设计师、制造工程师和使用维护工程师能了解把握多少，从而能预防和控制多少，十分重要。

 

　　材料及其制品出现三种失效

 

　　材料制成制品，投入使用，遭遇服役环境的作用，引发材料及其制品出现腐蚀、磨损和断裂，造成三种类型的“过早失效”, 破坏了制品使用的安全性、可靠性和耐久性，带来了经济损失。经过研究发现，如果材料科学与技术工作者与设计师、制造、使用、维护维修和管理工程师结合起来，运用系统工程学、腐蚀科学、腐蚀控制系统工程学、摩擦学、断裂力学、疲劳科学等相关的科学技术与实际的产品研制或工程建设结合起来，研究材料及其制品失效预防与控制的章程、规范与工艺技术，使设计、制造、使用、维护工程师有理论可指导、有原则可遵循、有技术可使用、有措施可实施。也就是将预防与控制材料及其制品失效的理论变为可操作的工艺技术、可执行的具体规范，可遵循的实际章程，逐步形成完整、系统的指令性或指导性标准。控制了失效，提高了合格率，就是提高了产品整体的质量和水平，提高了使用的可靠性、安全性和耐久性。按照这个思路编写一套系列丛书，是一个有益的作为。

 

　　编写丛书，促进“失效控制，延长寿命”

 

　　在中国腐蚀与防护学会领导下，科普委员会早先编写出版了《话说腐蚀》，进行科普宣传。这些专家2009 年提出更为宏伟的设想，希望在各个行业全面控制腐蚀、磨损和断裂，以期系统控制材料及其制品的“过早失效”,使我国各种产品具有安全、可靠和耐久的特性。

 

　　为此，2009 年7 月， 中国腐蚀与防护学会联合中国钢研科技集团有限公司、中航工业北京航空材料研究院和化学工业出版社共同向中国科协提出“系列丛书编写”项目申报，9 月获得中国科协程东红书记亲自批准，定位于高级科普和继续教育材料。

 

　　我国国家最高科技奖获得者两院院士师昌绪先生、两院院士严东生、王淀佐和时任工程院副院长干勇和肖纪美等28 位院士和专家组建的顾问委员会，以干勇为名誉总主编、李金桂和张启富为总主编的51 位总编辑委员会的专家们受到极大的鼓舞，积极投入到系列丛书册数的确定、编写大纲的审定、并于2010 年12 月在中国工程院召开的第二次总编委会大会上，提出了《表面保护层设计与加工指南》、《金属文物保护- 全程技术方案》样书，供各册主编参考。这次会议收到了时任工程院院长徐光迪先生的关怀，他虽然没有抽出时间与会，但是， 他通过干勇副院长转达说，这是一个好项目，还可以作为工程院的咨询项目进行研究，2011 年下旬中国工程院《材料延寿与可持续发展战略研究》重大咨询项目获得批准。所以，系列丛书又得到中国工程院的指导，专家们加深了研究，2012 年底计划申报国家出版基金，经过专家们的努力，提出了19 本书稿，2013 年申报，得到批准， 2014 年完成了19 本丛书的出版工作。这是中国工程院和中国科协指导下， 四个单位领导下，全体专家共同努力的结果。

 

　　设想与安排

 

　　整套丛书由三部分组成：一是“材料延寿的理论基础与基本技术”部分，包括材料延寿导论、材料失效的基本理论、材料防护的基本技术等，目前包括9 个分册；二是“材料的合理选用” 部分，包括主要的金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料在工程设计中的合理选用，目前包括9 个分册；三是“行业材料延寿与可持续发展”部分，介绍包括机械、电力、油气管网、建筑、矿山、交通等材料应用的主要行业和领域中，材料失效的形式、特点、预防与控制；目前包括15 个分册。总供完成了19 册专著的出版（参见表1）。在编写出版过程中，由于各种原因， 有六册没有进入丛书系列。由出版社另外安排出版（参见表2）。
 

 

 

　　编写宗旨，意义、作用与贡献

 

　　编写宗旨

 

　　本系列丛书的编写宗旨是贯彻“科学发展观”, 学习袁隆平先生将水稻高产的秘诀告诉农民获得大面积丰产丰收的精神，邀请材料科学工作者携手编著、出版《材料延寿》系列丛书，提出系统控制材料腐蚀、磨损（摩擦磨损磨蚀）和断裂（主要是疲劳与腐蚀疲劳）的理论、原则、技术和措施， 让各个行业的产品设计师，制造、使用和管理工程师有所启示、有所参考、有所作为、有所贡献，尽可能地延长材料的使用寿命， 提高材料制成品的可靠性、安全性、经济性和耐久性， 支持国家“节约资源、节能减排”、“可持续发展”和“保卫地球”战略。（请参见《材料延寿与可持续发展》）。

 

　　作用、意义和贡献

 

　　《材料延寿与可持续发展》系列丛书是一套供设计师、制造、使用、维护维修和管理工程师系统控制材料及其制品腐蚀、摩擦/ 磨损/ 磨蚀、断裂（主要是疲劳断裂），大幅度提高材料及其制品环境抗力的指导丛书、是提升“制造大国”向“制造强国”转化的指导丛书、是促进“材料大国”向“材料强国”转化的系列丛书。

 

　　世界上公认的说法是，如果能真正推广好“材料失效”的理论、原则、技术和措施，预防、控制和减少腐蚀、磨损和断裂，可以期待减少其损失的三分之一，这对于国家是极其可观的效益，本系列丛书期待能起到这样的作用。三种类型的过早失效做过调查， 工程院柯伟院士的调查表明，腐蚀是一种普遍的想象，我国每年因腐蚀损失造成的损失是GDP 的5%;工程院谢友柏院士的调查表明：世界上三分之一的能源的消耗在摩擦上。机械产品过早失效的80% 是由于摩擦造成的，我国每年因摩擦磨损磨蚀造成的损失是GDP 的4.5%;断裂（尤其是疲劳断裂），虽然没有进行过全国的断裂损失调查，但是，断裂专家普遍认为其损失也在这个数值左右。2013 年我国的GDP 是56.88 万亿元，那么腐蚀、磨损和断裂造成的过早失效损失是十分严重的，如果我们通过全国人民的努力，尤其是设计、制造、使用维护维修工程师的努力，能减少三分之一的损失，为我们国家和人民挽回的损失是相当可观的。

 

　　古话说“预则立，不预则废”,首先，通过《材料延寿与可持续发展》系列丛书的发表，让设计师和工程师们，认识问题， 并学会处理问题，再进一步联合起来制定出行业材料失效预防与控制指南，就是将预防与控制材料及其制品失效的理论转化为可遵循的实际章程、可操作的工艺技术、可执行的具体规范，同时， 组建相应的专门机构统一计划、组织、指挥和监督，对材料制品进行精心设计、精心制造和精心维护，达到这个目标则挽回的损失肯定要超过三分之一。这个科学发展已经在航空、石油天然气管道、钢结构大桥、机场航站楼的建设中取得了显著的成效。按照这个理念进行的工程建设项目，提高了使用可靠性、安全性和耐久性的实例可以举出许多，例如，某飞机按照腐蚀控制系统工程细则设计制造，可以确保飞行多少小时使用多少年不出现重大腐蚀故障；西气东输埋地管道确保60 年的使用寿命；钢结构大桥， 从起初的无法确定设计寿命，进展到50 年、70 年、100 年的设计寿命，甚至发展到珠港澳大桥的120 年设计寿命。

 

　　又例如，在北京长安街上，采用了“耐蚀之王”钛合金做屋面的国家大剧院，具有长寿命使用的特点；屋面采用了耐蚀铝合金加复合保护层的毛主席纪念堂，可以确保三四十年进行一次维修，重新施加保护层；鸟巢的钢制结构，在我国首次出现首翻期为25 年的氟碳涂层，保证质量和使用寿命前提下，减少了维修成本。

 

　　（衷心感谢中国钢研科技集团有限公司袁训华博士为本文的编写所做的奉献。）